挖掘机电气基础知识

目录一、直流电路 (2)（一）电路及基本物理量 (2)1.电路 (2)2.电路中的几个物理量 (3)（二）欧姆定律及其应用 (4)1.部分电路欧姆定律 (4)2.全电路欧姆定律 (5)3.电阻串并联 (6)（三）电功和电功率 (7)1.电功 (7)2.电功率 (8)3.焦耳定律 (8)二、磁场 (9)（一）磁的基本知识 (9)1.磁体与磁极 (9)2.磁场与磁力线 (10)（二）电流磁场的产生 (10)1.直流电流产生的磁场 (11)2.环形电流产生的磁场 (11)三、万用表 (12)（一）万用表原理 (12)1．测直流电流 (12)2．测直流电压 (13)3．测电阻 (13)（二）万用表的使用方法及注意事项 (14)1.使用方法 (14)2.注意事项 (15)3.测量实例 (15)四、传感器的基本概念 (20)（一）传感器的定义 (20)（二）传感器的组成 (20)五、挖掘机电路图常用电器元件符号 (22)N (22)F (23)B (23)一、直流电路（一）电路及基本物理量1.电路1.1电路的组成及作用电流经过的路径称为电路。

图1-1a所示为一简单电路的实物接线图。

电路可以用电路图来表示，图中的设备或元器件用国家统一规定的符号表示。

图1-1b就是图1-1a的电路图。

电路由电源、负载、连接导线、开关组成。

电源：把非电能转化成电能的装置，如挖掘机上的电瓶、发电机、手电筒上用的干电池等。

负载：把电能转化成其他形式能量的装置，如挖掘机上的照明灯、空调、收音机、起动电机等。

开关：接通或断开电路的控制元件。

连接导线：把电源、负载及开关连接起来，组成一个闭合回路。

电路的作用就是实现电能的传输和转换。

1.2电路的状态电路通常有以下三种状态：1）通路状态：电路中处处连通构成闭合回路，负载中有电流流过。

2）断路状态：电源两端或电路某处断开，电路中无电流。

3）短路状态：电源两极不经过负载直接连通的电路。

短路时会形成过大的电流，损供电电源、供电线路及负载，因此须严格防止，避免发生。

2.电路中的几个物理量2.1电流电荷有规则的定向移动称为电流。

导体中的电流是由于导体内部自由电子在电场力作用下有规则的移动而形成。

电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面积的电荷量的多少。

电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量，用字母I表示。

若t秒内通过导体横截面积的电荷量为Q库仑，则：I=Q/t式中：I—电流，单位安培（A）;Q—电荷量，单位库仑（C）；t—时间，单位（S）。

常用的电流单位还有千安（KA）、毫安（mA）和微安（uA）。

它们之间的关系如下：1KA=103A1mA=103-A1uA=103-mA=106-A电流不仅有大小，而且还有方向，规定以正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向为电流的方向。

2.2电压电压就是电路中两点的电位差。

通常规定电压的参考方向为高电位(“+”极性)端指向低电位(“-”极性)端，即电压的方向为电位降低的方向，在电路图中所标电压的方向一般都是参考方向，它们的真实值为正值，还是负值，视选定的参考方向而定，电压的单位为伏特(V),通常用字母U来表示。

除伏特外常用的电压单位还有千伏（KV）、毫伏（mV）和微伏（uV）。

1KV=103V1mV=103-V1uV=103-mV=106-V2.3电动势电动势是衡量电源将非电能转换成电能本能的物理量,电动势通常是对电源内部而言。

它的参考方向规定为电源内部低电位(“-”极性)端指向高电位(“+”极性)端，即电动势的方向为电位升高的方向，电动势的单位与电压的单位一样为伏特（V），通常用字母E来表示。

2.4电阻导体对电流的阻碍作用称为电阻，用符号R表示。

其单位为欧姆，简称欧，用符号Ω表示。

常用的电阻除欧外，还有千欧（KΩ）、兆欧（MΩ），它们之间的转换关系如下：1 KΩ=103Ω1 MΩ=103KΩ=106Ω导体的电阻是客观存在的，它不随导体两端电压大小而改变。

实验证明，导体的电阻跟，导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，并与导体的材料性质有关。

R=ρL/S式中：R—导体电阻，单位欧为（Ω）；ρ—导体电阻率，单位为（Ω.m）;L—导体长度，单位为（m）；S—导体截面积，单位为（m2）。

（二）欧姆定律及其应用1.部分电路欧姆定律图1-2所示为不包含电源的部分电路。

但在电阻R两端施加电压U时，电路中就有电流流过。

实验证明，流过导体的电流I与这段导体两端的电压U成正比，与这段导体的电阻R 成反比。

图1-2即I=U/R。

式中 I—流过导体的电流，单位为A；U—导体两端的电压，单位为V；R—导体的电阻，单位为Ω。

2.全电路欧姆定律全电路是指含有电源的闭合电路，如图1-3所示。

图中的点画线框表示一电源的内部电路，称为内电路。

r为电源的内阻。

全电路的欧姆定律为：I=E/(R+r)L式中 I—电路中电流，单位（A）；E—电源电动势，单位（V）；r—电源内阻，单位（Ω）；—负载电阻，单位（Ω）。

RL由上式得： E=I R+IrL（U）是指电源的向外电路的输出电压，也为电源的端电压；Ir是指电源内式中I RL阻上的电压降。

因此电源电动势在数值上等于闭合电路中内、外电路电压降之和。

端电压U=E-Ir。

当负载电阻R为无穷大即外电路开路时，I=0，端电压最高且等于电L增加，电路中电流I就减小，则Ir减小，则端电压U=E-Ir将增大；反源电动势E；当RL之，端电压U将减小。

因此，电源的端电压随负载电流的变化而变化。

3.电阻串并联3.1电阻的串联在电路中，若两个或两个以上的电阻依次相连，组成一条无分支的电路，这种连接方式叫做电阻的串联。

如图1-4（a）所示。

图1-4 两电阻串联电路及等效电路电阻串联电路具有以下性质：1）流过每个电阻的电流都相等，即I=I1=I2=……..=In2)电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和，即U=U1=U2=……..=Un3)总电阻等于各串联电阻之和，等效电路如图1-4（b）所示，即R=R1+R2+…………..+Rn根据串联电路的特性，则电路中串联电阻具有分压作用，如需调节电路中的电流时，一般可在电路中串联一个变阻器来调节，改变电阻的大小，可得到不同的电压。

3.2电阻的并联有两个或多个电阻连接在两个公共的节点之间，承受同一个端电压，这些电阻的连接关系称为并联，如图1-5(a)所示。

图1-5两个电阻并联电路和等效电路电阻并联电路具有以下性质:1)各电阻两端的电压相等，且等于电路两端的电压，即U=U 1=U 2=…….U n2)总电流等于各电阻中的电流之和，即I=I 1=I 2…….=I n3)总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和，等效电路如图1-5（b ）所示，即 R 1= 11R = 21R ……= n R 1 根据并联电路的特性，则电路中并联变阻器可以起到分流或调节电流的作用；挖掘机蓄电池并联时，是把正极与正极相连，负极与自极相连，不论并联的个数是多少，电压均保持不变，但容量增加，是各蓄电池容量之和。

（三）电功和电功率1.电功电流流过负载时，负载将电能转换成其他形式的能（如磁能、热能、机械能等）。

把电能转换成其他形式能的过程，称之为电流做功，简称电功，用符号W 表示。

由U=W/Q, I=Q/t, I=U/R 可得电功的表达式：W=UQ=IUt=I 2Rt= U 2/RXt式中 W —电功，单位为J ；I —电流，单位A ；U —电压，单位V ；R —电阻，单位Ω；t —时间，单位S 。

在实际工作中，电功的单位常用千瓦小时（KW.h）,俗称“度”。

通常我们所说的一度电，即是指功率为1KW的用电器在1h内消耗的电能。

2.电功率电流在单位时间内所做的功，称为电功率，简称功率，用字母P表示，其数学表达式为P=W/t式中 P—电功率，单位瓦W；W—电功，单位为J；t—时间，单位s。

电功率的常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。

1kW=103W1W=103mW根据电功的公式可得：P=IU=I2R=U2/R根据上式可知：1）当负载一定时，P= I2R=U2/R知，电功率与电流的平方或电压的平方成正比。

2）当流过负载的电流一定时，有P= I2R知，电功率与电阻值成正比。

由于串联电路流过同一电流，则串联电阻的功率与各电阻的阻值成正比。

3）当加在负载两端的电压一定时，由P=U2/R知，电，功率与电阻成反比。

因为并联电路中个电阻两端的电压相等，所以各电阻的功率与电阻的阻值成反比。

3.焦耳定律电流通过导体时使导体发热的现象，称为电流的热效应。

实验证明：电流通过某段导体时所产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比，这一定律称为焦耳定律。

数学表达式为：Q=I2Rt式中 Q—热量，单位J；I—电流，单位A；R—电阻，单位Ω；t—时间，单位S。

当电气系统中传输的功率一定时，即功率P为恒值时，根据I=P/U知，若系统电压越高，回路中产生的电流就会越小，由Q=I2Rt知，连接导线和负载中产生的热量就会越小，则整个电路中的电损失就会越小。

这就是为什么电厂要将电转换成高压电进行传输。

二、磁场（一）磁的基本知识1.磁体与磁极人们把物体能够吸引铁、镍、钴等的金属及其合金的性质称为磁性。

具有磁性的物体叫磁体。

磁体分为天然磁体（磁铁矿）和人造磁体两大类。

常见的有条形、蹄形和针形几种。

如图2-1所示。

S N S N图2-1磁体两端最强的区域叫磁极。

若将实验用的磁针转动，待静止时会发现它停止在南北方向上（图2-2）。

磁针指北的一端叫北极，用N表示；磁针指南的一端叫南极，用S表示。

图2-2任何磁体都具有两个磁极，而且无论把磁体怎样分割，磁体总保持有两个磁极，即N 极和S极，如图2-3所示。

图2-3与电荷间的相互作用力相似，磁极间也具有相互作用力，即同名极相互排斥，异名极相互吸引，如图2-4所示。

图2-4同名极互相排斥、异名极互相吸引2.磁场与磁力线磁极间存在着相互作用，这一现象说明在磁体周围空间有力的存在，这种力叫做磁力。

具有磁力存在的空间叫做磁场。

为了形象描述磁场的存在，并描绘出磁场的强弱和方向，人们通常用假想的磁力线来表示，如图2-5所示。

磁力线具有如下特点：图2-5磁感应线1）磁力线是互不交叉的闭合曲线；在磁体外部，磁力线由N极指向S极；在磁体内部，磁力线由S极指向N极。

2）磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向，即小磁针N极的指向。

3）磁力线越密，磁场越强；磁力线越疏，磁场越强。

磁力线均匀分布且又相互平行的区域，称为均匀磁场；反之则称为非均匀磁场。

（二）电流磁场的产生丹麦物理学家奥斯特于1820年发现，电流周围存在磁场。

电流与其产生磁场的方向可用安培定则（也称右手螺旋定则）来判断。

安培定则及适用于判断电流产生磁场的方向，也可用于在已知磁场方向时判断电流的方向。